材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能

1、2.4 2.4 材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能材料拉伸時(shí)的力學(xué)性能 力學(xué)力學(xué)性能性能：材料在外力作用下材料在外力作用下, ,表現(xiàn)出的表現(xiàn)出的變變形形和和破壞破壞方方 面的特面的特性。性。承載能力承載能力（與什么有關(guān)？）（與什么有關(guān)？） 不僅與構(gòu)件橫截面的不僅與構(gòu)件橫截面的形狀形狀、尺寸尺寸有關(guān)，更與材料的有關(guān)，更與材料的力學(xué)性能力學(xué)性能有關(guān)有關(guān)試樣和實(shí)驗(yàn)條件試樣和實(shí)驗(yàn)條件試樣標(biāo)距：試樣標(biāo)距：塑性材料：低碳鋼塑性材料：低碳鋼常溫、靜載常溫、靜載脆性材料：鑄鐵脆性材料：鑄鐵在外力作用下，產(chǎn)生較顯著變形而不破壞的材料，稱為在外力作用下，產(chǎn)生較顯著變形而不破壞的材料，稱為塑性材料塑性材料在外力作用下，發(fā)生微小變

2、形就破壞的材料，稱為在外力作用下，發(fā)生微小變形就破壞的材料，稱為脆性材料脆性材料 試樣材料：試樣材料：實(shí)驗(yàn)設(shè)備：實(shí)驗(yàn)設(shè)備：一、低碳鋼的拉伸一、低碳鋼的拉伸曲線受試樣的曲線受試樣的橫截面面積、長(zhǎng)度橫截面面積、長(zhǎng)度影響影響曲線形狀相同曲線形狀相同應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變圖應(yīng)變圖低碳鋼的拉伸實(shí)驗(yàn)低碳鋼的拉伸實(shí)驗(yàn)低碳鋼拉伸破壞的四個(gè)階段低碳鋼拉伸破壞的四個(gè)階段1 1、彈性階段、彈性階段oaboab發(fā)生的變形均為發(fā)生的變形均為彈性變形彈性變形彈性極限彈性極限是材料只出現(xiàn)彈性變形的極值是材料只出現(xiàn)彈性變形的極值b點(diǎn)點(diǎn):a點(diǎn)：點(diǎn)：直線的斜率直線的斜率工程中不嚴(yán)格區(qū)分；工程中不嚴(yán)格區(qū)分；理論研究時(shí)要嚴(yán)格區(qū)分理論研究時(shí)要

3、嚴(yán)格區(qū)分2 2、 屈服階段（塑性流動(dòng)階段）屈服階段（塑性流動(dòng)階段）bcbc失去抵抗變形的能力失去抵抗變形的能力3 3、強(qiáng)化階段、強(qiáng)化階段cdcd4 4、局部變形階段、局部變形階段dede（頸縮階段）（頸縮階段）延伸率越大，延伸率越大，材料的塑性性能越材料的塑性性能越？斷面收縮率越大，斷面收縮率越大，材料的塑性性能越材料的塑性性能越?是一種塑性性能很好的材料是一種塑性性能很好的材料好好好好6 6、 卸載定律及冷作硬化卸載定律及冷作硬化為什么？為什么？試件在強(qiáng)化階段出現(xiàn)了塑性變形試件在強(qiáng)化階段出現(xiàn)了塑性變形k kg gh hm m與未卸載直接拉斷的試樣相比：與未卸載直接拉斷的試樣相比：比例極限比例

4、極限提高了提高了與未卸載的試樣相比：與未卸載的試樣相比：比例極限增加比例極限增加塑性性能降低，脆性增加塑性性能降低，脆性增加二、二、 其它塑性材料拉伸時(shí)的力學(xué)性質(zhì)其它塑性材料拉伸時(shí)的力學(xué)性質(zhì)銅銅黃銅黃銅高碳鋼高碳鋼2.5 2.5 材料壓縮時(shí)的力學(xué)性能材料壓縮時(shí)的力學(xué)性能試件試件粗短試件：粗短試件：避免被壓彎避免被壓彎一、一、 塑性材料（低碳鋼）的壓縮塑性材料（低碳鋼）的壓縮低碳鋼被越壓越扁，而且不會(huì)被壓壞，低碳鋼被越壓越扁，而且不會(huì)被壓壞，所以低碳鋼壓縮實(shí)驗(yàn)要及時(shí)卸載，以免機(jī)器破壞所以低碳鋼壓縮實(shí)驗(yàn)要及時(shí)卸載，以免機(jī)器破壞低碳鋼的壓縮曲線低碳鋼的壓縮曲線彈性模量彈性模量E、屈服極限、屈服極限相

5、同的相同的塑性材料的抗拉壓強(qiáng)度相等塑性材料的抗拉壓強(qiáng)度相等試件越壓越扁，試件越壓越扁，抗壓能力繼續(xù)增加，抗壓能力繼續(xù)增加，得不到強(qiáng)度極限得不到強(qiáng)度極限對(duì)于塑性材料：通過拉伸實(shí)驗(yàn)即可測(cè)得主要性能對(duì)于塑性材料：通過拉伸實(shí)驗(yàn)即可測(cè)得主要性能 不需要進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)不需要進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)二、二、 脆性材料（鑄鐵）的壓縮脆性材料（鑄鐵）的壓縮obtbc由由最大切應(yīng)力最大切應(yīng)力引起引起抗壓不抗拉抗壓不抗拉既然塑性材料的拉壓強(qiáng)度相同，既然塑性材料的拉壓強(qiáng)度相同，為什么一般只作為受拉構(gòu)件，而為什么一般只作為受拉構(gòu)件，而不作為受壓構(gòu)件使用呢？不作為受壓構(gòu)件使用呢？經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)脆性材料價(jià)格低廉脆性材料價(jià)格低廉機(jī)床受壓零部件：

6、床身機(jī)床受壓零部件：床身椅子腿椅子腿2.5 2.5 材料壓縮時(shí)的力學(xué)性能材料壓縮時(shí)的力學(xué)性能塑性應(yīng)變塑性應(yīng)變脆性材料：強(qiáng)度極限塑性材料：屈服極限由交變載荷引起的疲勞失效2.7 2.7 失效、安全因數(shù)和強(qiáng)度計(jì)算失效、安全因數(shù)和強(qiáng)度計(jì)算確定最小橫截面確定最小橫截面確定最大載荷確定最大載荷判斷是否滿足強(qiáng)度要求判斷是否滿足強(qiáng)度要求NFA AFNmax2 2、設(shè)計(jì)截面：、設(shè)計(jì)截面：例題例題2.42.4油缸蓋與缸體采用油缸蓋與缸體采用6 6個(gè)螺栓連接。已知油缸內(nèi)徑個(gè)螺栓連接。已知油缸內(nèi)徑D=350mmD=350mm，油壓，油壓p=1MPap=1MPa。螺栓許用應(yīng)力。螺栓許用應(yīng)力=40MPa=40MPa，

7、求螺栓的內(nèi)徑。求螺栓的內(nèi)徑。pDF24每個(gè)螺栓承受軸力為總壓力的每個(gè)螺栓承受軸力為總壓力的1/61/6解：解： 油缸蓋受到的力油缸蓋受到的力根據(jù)強(qiáng)度條件根據(jù)強(qiáng)度條件 AFNmax 22.6mmm106 .22104061035. 0636622pDd即螺栓的軸力為即螺栓的軸力為pDFFN2246 NFA得得 24422pDd即即螺栓的直徑為螺栓的直徑為Dp2.7 2.7 失效、安全因數(shù)和強(qiáng)度計(jì)算失效、安全因數(shù)和強(qiáng)度計(jì)算例題例題2.52.5 ACAC為為505050505 5的等邊角鋼，的等邊角鋼，ABAB為為1010號(hào)槽鋼，號(hào)槽鋼，=120MPa=120MPa。確定許可載荷。確定許可載荷F F

8、。FFFN2sin/1解：解：1 1、計(jì)算軸力（設(shè)斜桿為、計(jì)算軸力（設(shè)斜桿為1 1桿，水平桿桿，水平桿為為2 2桿）用截面法取節(jié)點(diǎn)桿）用截面法取節(jié)點(diǎn)A A為研究對(duì)象為研究對(duì)象FFFNN3cos12 0yF 0 xF0cos21NNFF0sin1 FFN2 2、根據(jù)斜桿的強(qiáng)度，求許可載荷、根據(jù)斜桿的強(qiáng)度，求許可載荷 kN6 .57N106 .57108 . 4210120212134611AFA AF F1NF2NFxy查表得斜桿查表得斜桿ACAC的面積為的面積為A A1 1=2=24.8cm4.8cm2 2 1112NFFA2.7 2.7 失效、安全因數(shù)和強(qiáng)度計(jì)算失效、安全因數(shù)和強(qiáng)度計(jì)算FFFNN3cos123 3、根據(jù)水平桿的強(qiáng)度，求許可載荷、根據(jù)水平桿的強(qiáng)度，求許可載荷 kN7 .176N107 .1761074.12210120732. 113134622AFA AF F1NF2NF